污水處理廠MBR膜組升級改造技術應用分析

關鍵詞：污水處理廠；高性能；膜生物反應器（MBR）膜組

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500(2025)06-0263-03

DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.077

Application Analysis of MBR Membrane Upgrade and Renovation Technology in Sewage Treatment Plants

LIU Guoliang (Hunan Chengyuan International Trade Co.，Ltd.， Changsha 41oooo， China)

Abstract:Takingasewagetreatmentplantasacasestudy，thispaperexplores theupgradingandtransformationtechnology of Membrane Bio-Reactor(MBR) membrane modules.Through the performance evaluation and technical schemedesign of the current MBR membrane modules，the selection，instalation，andoperationmanagementoptimization measuresof high-performance MBR membrane modules are analyzed.The results showed thattheupgraded high-performance MBR membrane group hadsignificant improvements inwaterqualitystability，treatmentcapacity，andenergyeficiency，and reducedmembrane foulingand cleaning cycles，providingareferencepath for therenewalandrenovationof membrane group equipment in the field of sewage treatment.

Keywords: sewage treatment plant; high performance; Membrane Bio-Reactor(MBR) membrane module

近年來，隨著城市化進程的加快，污水處理需求不斷增加。膜生物反應器（MembraneBio-Reactor，MBR）具有出水水質高、占地面積小等優勢，逐漸成為污水處理的主流工藝。然而，在長期運行中傳統MBR膜組常面臨膜污染加劇、清洗頻率增高、膜通量下降等問題，進而影響污水處理的穩定性和經濟性。因此，需要優化膜材料、設計參數、運行管理及改進安裝等，顯著提升膜組的抗污染能力和產水能力。

1項目概況

1.1項目簡介湖南省長沙市某污水處理廠總設計規模為 8.0×

10⁴m³/d ，MBR膜池數量為2座，鏡像布置，單座規模為 4.0×10⁴m³/d ，共有16個MBR 膜組廊道。同時，該污水處理廠采用“厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic， A²O ） +MBR+ 次氯酸鈉消毒”污水處理工藝，污水處理出水水質執行《地表水環境質量標準》（GB3838—2002）IV類標準，長期穩定達標，主要處理的進水以生活污水為主。

1.2MBR膜組參數及運行情況現狀

目前，單個廊道MBR膜組污水處理規模為 5000m³/d 單個廊道有6個膜組，單個膜組污水處理量為 834m³/d 單廊道膜總面積為 14 400m² ，膜組的平均膜通量為 14.5LI （ m²?h? ），膜絲采用國產聚偏二氟乙烯（PolyvinylideneDifluoride，PVDF）材料，膜絲內徑為 0.95mm 、外徑為 2.0mm ，平均膜孔徑為 0.1μm ，吹掃汽水比 5:1 ，混合液懸浮固體濃度（MixedLiquidSuspended Solids，MLSS）小于 10g/L ，單廊道吹掃風量為 17.5Nm³/min 等。

通過多年的連續運行，部分廊道膜組出現了膜通量下降、膜孔徑堵塞污染、清洗周期短、運行成本上升、污水處理量低于設計要求等問題，加上進水水質波動和雨季處理量增加等狀況，給生產運營工作帶來了一定的難度和風險。因此，急需升級改造，確保污水處理廠正常運營及達標排放。

2MBR膜組升級改造技術應用

2.1現狀評估與需求分析

現狀評估的目的是了解當前MBR膜組的實際運行工況、存在的問題以及優化的需求。通過詳細監測與分析原有運行中的膜組的使用年限、膜污染程度、進水水質、出水標準以及系統運行負荷等數據，發現部分膜組出現了不同程度的污染和性能衰減，特別是膜通量的降低和膜孔徑堵塞現象較為嚴重，現狀的膜組產水能力下降，已不能滿足設計及污水處理的需求。同時，進水水質波動和雨季水量增加是升級改造需要重點考慮的問題[1]。

污水處理廠明確要求在原廠原位逐個廊道進行升級改造，首先升級改造B3廊道，改造后的膜組不但要解決現有問題，還要提升 20% 的污水處理能力，并確保膜組持續穩定運行[2]。

2.2方案設計與優化

根據現有膜組的設計尺寸進行升級改造，改造后的膜組尺寸略小于現有膜組，可直接利用現有導軌，逐個替換安裝，從而實現不停水升級改造膜組。在膜組外部附屬結構上，增加起吊吊具方便離線起吊清洗，增加便攜式拆卸抗浮壓桿解決膜組上浮問題。

對膜組產水系統、曝氣系統、反洗系統等校核，優化管路布局和配置。在平面布置上，每個廊道的膜組間距、設備布置、清洗管路等細節均需精確設計，以確保后期的操作方便和維護效率。

2.3高性能MBR膜組參數選型與采購

選定的膜組不但要滿足設計參數性能要求，還應具備較高的安全性、穩定性、可靠性。最終，通過多個專業廠家參數性能比選，選出最合適的廠家量身定制高性能MBR超濾中空纖維膜組。

高性能MBR膜組的規格為浸沒式超濾中空纖維膜，單個廊道設計的產水規模提升至 6000m³/d ，單個廊道有6個膜組，單個膜組污水處理量提升至 1000m³/d 單廊道膜總面積為 9812m² ，膜組的平均膜通量為25.5L/(m²?h) ，膜絲采用德國PVDF材料，膜絲內徑為 1.1mm 、外徑為 2.35mm ，平均膜孔徑為 0.03μm 吹掃汽水比不超過 3.5:1.0 ，單廊道吹掃風量為13.1～15.8Nm³/min. 。該高性能MBR膜組能夠提升系統的產水能力，抗污染性強，有較高的拉伸強度和抗污染能力，在進水量的波動和復雜的進水水質條件下穩定運行，有效延長膜的使用壽命等特點，可滿足設計及現場運行工況各項要求。

根據采購需求，B3廊道升級改造的MBR膜組的數量為6套，需提前進行樣品參數測試與評估，確保膜組的性能符合項目要求。在設備采購過程中，還需要考慮膜清洗系統、備件、操作平臺等配套附件的采購，并確保所有MBR膜組設備都符合質量標準和交付期限，以保證后續安裝與調試、驗收等工作的順利進行。

2.4安裝施工

2.4.1 施工安排

確定進度、質量、安全、環境等目標；確定安裝管理的組織機構及崗位職責；針對安裝的重點和難點提前編制施工方案及技術措施。

2.4.2施工準備與資源配置計劃

施工前進行充分的準備工作，現場檢查是否具備安裝條件，安裝基礎復核，確保所有設備、工具、機具、材料齊全，并且符合安裝標準，注意膜組、膜架等設備成品保護，避免因空間不足或布局不當而影響膜組的安裝。按照施工方案組織能力強、技術水平高的專業管理人員及安裝隊伍，優化施工順序，確保施工安全、質量、進度。

2.4.3施工交底及工藝要求

按照設計圖紙、操作規程及施工方案要求，對相關安裝人員進行安全、質量、技術書面交底。交底內容包括安裝方法、技術要點、質量標準及風險控制等。

膜組嚴格按照技術規范要求施工，安裝方向和排列要保持一致，同時膜組件與膜架之間連接穩固，管路布局合理及連接密封性能良好。此外，要注意膜組件安裝后的清潔工作，避免安裝過程中污染物殘留在膜表面，以免影響膜的使用壽命和處理效果，確保膜組系統參數符合設計及工況要求[3]。

2.5 系統調試與運行

調試是對膜組設備、電氣、儀表的功能和安裝質量的綜合測試。

調試前，需要全面檢查膜組的工作狀態。膜組的工作狀態直接影響后續的污水處理效果和系統穩定性，調試不僅僅是簡單的設備啟動，還需要詳細地測試和調整膜組的各項工作參數，確保所有系統配置與實際操作條件相匹配，具體包括檢查膜組的工作狀態、測試膜的通量、運行壓力以及回流流量等參數，并確保所有參數符合設計要求和運行規范。一是膜通量。膜通量是指單位時間內通過膜的水量，在系統調試階段，通量應達到設計要求。例如，針對本項目采用的高性能MBR單個廊道膜組污水處理量為6000m³/d ，設計通量為 25.5LI 0 ?m²?h? ），如果產水量及通量低于設計值，則可能是由于膜污染或安裝問題等導致。二是運行壓力。MBR膜組的工作壓強負壓通常在 -0.01～-0.03MPa ，反沖洗壓強通常不超過 0.01MPa 。過高或過低的壓力都會影響膜的分離效率和使用壽命，通過調節泵的運行壓力，確保系統穩定運行。三是回流流量。回流流量有助于系統的膜污染控制，在調試過程中，回流流量應保持在設計范圍內，一般設計回流流量為 400% ，確保膜的清潔和過濾效果。

在調試階段，需要實時監控膜組的各項工作參數，確保其處于設計的正常范圍內。通過對比設計參數和實際運行參數的差距，快速定位系統運行中的問題。在調試過程中，要模擬實際生產條件下膜組的運行效果，確認膜組在正常負荷和高峰負荷下是否能夠穩定工作。系統調試的初期階段，應采用較低的負荷進行測試，以觀察膜組的工作穩定性[4。在此階段，進水量可以設置為設計負荷的 50%～60% ，模擬日常運行中的低峰時段，主要檢測膜組的反應速度、壓力變化、流量波動等參數。隨著初期運行的穩定，進水流量逐步提高，直到達到設計負荷的90%～100% ，即 5400～6000m³/d 的產水能力。

通過上述過程監測膜組是否能夠在高負荷下保持穩定的過濾效果，同時檢測回流流量和水質是否符合要求。

3成本與效益分析

高性能MBR超濾膜與改造前膜組的性能參數進行對比，具體結果如表1所示。

改造后的高性能MBR超濾膜組器與改造前的膜組相比，在多個方面具有顯著的優勢。在經濟性方面，高性能MBR膜組不但采購成本比現狀膜組低，而且其運行成本優勢明顯。在參數方面，膜面積下降，膜通量提高，設計水量從 5000m³/d 提升至 6000m³/d. 0在運營方面，在膜污染速率較低的情況下，膜的使用壽命及清洗周期延長，進一步降低了膜組的日常維護成本。從長遠來看，采用高性能MBR膜組將顯著提升系統的穩定性和產水能力，同時減少因膜污染和清洗導致的停機時間，提高了污水處理廠的生產效率。

4結論

主要探討污水處理廠MBR膜組升級改造技術的應用，通過現狀評估、方案設計與優化、膜組選型與采購、安裝施工及系統調試等關鍵環節，實現了MBR膜組性能的提升。未來，隨著技術的持續進步和成本的進一步優化，高性能MBR膜組將更廣泛應用于污水處理及環境保護領域，推動行業技術革新和工藝升級。

參考文獻

1鄭玢，楊濤，謝小龍.地下式污水處理廠的消防與設計優化：以MBR工藝為例[J].凈水技術，2023（9）:183-189.

2 賈芳芳，吳念鵬，劉建業.北京某污水處理廠MBR換膜工程的研究及分析[J].中國給水排水，2023（24）:127-133.

3潘正，龐建民，楊欣，等.醫院污水處理MBR膜工藝的優化管理[J].中國醫院建筑與裝備，2024（2）：45-49.

4李國營，范志強.MBR膜工藝在污水處理中的應用探討[J].皮革制作與環?？萍?，2024（12）：17-19.